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1、第1章 可编程逻辑器件概述,1.1 可编程逻辑器件的发展历史,(Programmable Logical Device,PLD),可编程只读存储器PROM,可编程逻辑阵列PLA,可编程阵列逻辑PAL通用阵列逻辑 GAL,复杂可编程逻辑器件（Complex Programmable Logic Device，CPLD）,现场可编程逻辑门阵列（Filed Programmer Gate Array，FPGA）,可编程逻辑器件的发展,低密度PLD,高密度PLD,1.2 可编程逻辑器件的主要生产公司,Altera,Xilinx,Lattice,Actel,常用的CPLD器件主要有：classic，Ma
2、x系列；FPGA器件主要有：Cyclone系列、Stratic系列Arria系列及ACEX等。,或中文网站,1.2 可编程逻辑器件的主要生产公司,Altera,Xilinx,Lattice,Actel,网址，/products,SRAM FPGA的发明者,主要产品高性能：VietexTM-5，低成本：Spartan-3,1.2 可编程逻辑器件的主要生产公司,Altera,Xilinx,Lattice,Actel,1.3 FPGA/CPLD的主要应用领域,（一）数据采集和接口逻辑领域,（1）数据采集领域,（2）逻辑接口领域的应用,（3）电平接口领域,除了TTL、CMOS接口电平之外，LVDS、H
3、STL、GTL/GTL、SSTL,PC机与外部通信的接口也比较丰富，比如，ISA、PCI、PCI Express、PS/2、USB等,对于高速的A/D和D/A转换芯片，比如视频Decoder或者Encoder，不能与通用的MCU或者DSP直接接口,（二）高性能数字信号处理领域,（三）其它应用领域,例如高清视频编码算法H.264，采用TI公司1GHz主频的DSP芯片需要4颗，而采用Altera的StratixEP2S130芯片只需要一颗就可以完成相同的任务。,（1）汽车电子领域，如网关控制器/车用PC机、远程信息处理系统（2）军事领域，如安全通信、雷达和声纳、电子战（3）测试和测量领域，如通信测
4、试和监测、半导体自动 测试设备、通用仪表，（4）消费产品领域，如显示器、投影仪、数字电视和 机顶盒、家庭网络。（5）医疗领域，如软件无线电、电疗、生命科学。,1.4 FPGA/CPLD的设计流程,VHDL、Verilog,1.5 Altera 的CPLD/FPGA编程及配置,JTAG：,主动（AS）配置方式,被动（PS）配置方式,使用IEEE Std 1149.1 JTAG引脚来完成配置.,由FPGA主动输出控制和同步信号给Altera,专用的一种串行配置芯片。,系统中其它设备发起并控制配置过程，这些设备,可以是Altera的配置芯片，或是单板上智能设备，,如微处理器、CPLD等。,表一 Al
5、tera FPGA 系列器件的配置方式,PS（被动串行），PSA（被动串行异步），PPS（被动并行同步）PPA（被动并行异步），FPP（快速被动并行）,配置芯片,当FPGA正常工作时，其配置数据存储在SRAM,中，而SRAM有易失性，故每次加电配置数据都必须,重新载入。Altera为设计者提供了一系列配置器件来,存储配置数据。,普通型配置器件：容量较小,增强型配置器件:容量较大,AS串行配置器件,EPC1441(0.4M)、EPC1(1M)和EPC2(1.6M)，前两者不可擦写,EPC4(4M)、EPC8和EPC16,EPCS1（1Mbit)、EPCS4、EPCS16和EPCS64,FPGA下
6、载电缆,DB25,74LS244,采用压缩后的字节进行配置，相比没有压缩前占的容量的35%55%.,1.6 Altera器件管脚命名方法,Arria II GX Devices,1.7 Xilinx器件管脚命名方法,XC2V1000-5FG456C,器件型号,速度等级(-4,-5,-6),封装,引脚数,温度等级：C商业级0C+85C I工业级 40C+100C,XC2V：表示Virtex-系列，1000表示100万门,1.7 Xilinx器件管脚命名方法,XC2VP20-7FF896C,器件型号,速度等级(-4,-5,-6),封装,引脚数,温度等级：C商业级0C+85C I工业级 40C+10
7、0C,XC2VP：表示Virtex-Pro系列，如果是XC2VPX则表示Virtex Pro X系列20表示具体的型号，主要涉及参数信息，如处理器，MGT（多吉比特收发器)以及可编程逻辑资源等。,1.7 Xilinx器件管脚命名方法,XC2S50-6 PG208C,器件型号,速度等级(-4,-5,-6),封装,引脚数,温度等级：C商业级0C+80C I工业级 40C+100C,XC2S：表示Spartan-系列，50表示5万门,1.7 Xilinx器件管脚命名方法,XC2S50E-6 PG208C,器件型号,速度等级(-4,-5,-6),封装,引脚数,温度等级：C商业级0C+80C I工业级
8、40C+100C,XC2S50E：表示5万门Spartan-E系列,Xilinx器件简介：VirtexTM系列FPGA包括Virtex、VirtexE、Virtex、Virtex Pro，以及最新推出的Virtex-Pro X几个子系列的FPGA，是Xilinx公司高端FPGA的统称。目前Virtex、VirtexE子系列的FPGA已经逐渐淡出市场，其功能结构已经由高性价比的Spartan-和Spartan-E所取代。实现了在蜂窝基站、高端网络与存储设备、广播视频以及测试和测量设备中的应用。Virtex Pro和Virtex-Pro X据称是全球唯一能提供集成PowerPC内置技术的FPGA。,Xilinx器件简介：SpartanTM系列FPGA包括Spartan、Spartan XL、Spartan、Spartan E，以及Spartan 几个子系列的FPGA，目前5V（内核电压）Spartan与Xilinx 早期FPGA产品XC3000、XC4000系列一样已经淡出市场，而3.3V Spartan XL子系列也较少在成本要求严格的场合应用。SpartanTM系列FPGA是Xilinx公司针对消费电子产品和工业应用领域而设计的，以大众化的低廉价格提供给用户良好的性能、大量逻辑资源和丰富的特性设置。,
